Устройство для отбора ориентированного керна из скважины

 

Изобретение относится к области бурения скважин, к буровому инструменту для проходки скважин, а именно к устройствам для получения ориентированного керна, и может быть использовано при бурении геологоразведочных скважин колонковым способом. Устройство содержит колонковую трубу, кернорватель, ориентатор и маркирующий резец. В верхний конец колонковой трубы ввинчен переходник, а в нижний - буровая коронка. Устройство снабжено масляным карандашом. Кернорватель имеет на корпусе пустотелые приливы. Ориентатор содержит полости приливов, служащие емкостью для раствора электролита и размещения металлических пластин. Масляный карандаш и маркирующий резец закреплены на внутренней стороне приливов. На кернорвателе установлено опорное кольцо из антифрикционного материала. В рабочем состоянии полости приливов закрыты крышками из антифрикционного материала. Использование изобретения повышает достоверность определения угла наклона и направления апсидальной плоскости скважины. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к буровому инструменту для проходки скважин, а именно к устройствам для получения ориентированного керна, и может найти применение при бурении геологоразведочных скважин колонковым способом.

Известно устройство для извлечения ориентированного керна (А.С. № 759709, МПК Е 21 В 47/02, Б.И. № 32-1980 г.). Устройство содержит колонковый снаряд, коронку, подвижный в продольном направлении кернорватель и ориентатор. При этом ориентатор выполнен в виде взаимодействующих друг с другом кольца из пластинчатого материала, пружины и подвижной втулки и расположен под кернорвателем с возможностью взаимодействия с ним.

Недостаток устройства по А.С. № 759709 - высокая вероятность ошибки в определении положения апсидальной плоскости скважины.

Известно также устройство для отбора ориентированного керна (А.С. № 883321, МПК Е 21 В 25/16, Б.И. № 43-1981 г.). Устройство содержит наружную трубу с переходником и коронкой, внутреннюю керноприемную трубу, связанный с керноприемной трубой механизм для нанесения метки на керн, а также датчик положения апсидальной плоскости с механизмом для многократного нанесения метки и зажимом маркирующего элемента в зазоре между пластиной из мягкого металла и подвижной пятой на подпружиненном штоке. При этом маркирующий элемент выполнен в виде группы шариков разного диаметра, шток имеет нагнетательный канал для перемещения шариков в зазор зажима, а пята зажима и пластина из мягкого металла расположены внутри керноприемной трубы, которая подпружинена с возможностью продольного перемещения относительно наружной трубы.

Недостаток устройства по А. С. № 883321 заключается в сложности его конструкции.

Известен также керноориентатор для отбора ориентированного керна из скважин (А.С. № 1257162, МПК Е 21 В 25/16, Б.И. № 34-1986 г, прототип). Керноориентатор содержит колонковую трубу, переходник, коронку, датчик-ориентатор, кернорвательное устройство, состоящее из корпуса-обоймы с антифрикционным покрытием и кернозахватного кольца. На корпусе-обойме закреплены маркирующий резец для нанесения риски на керн, а также сменная шайба из пластично-деформируемого материала, на рабочей поверхности которого получают отпечаток индентора, установленного в коронке по нулевой плоскости, служащий началом отсчета апсидального угла скважины. При этом индикатор скрыт в отверстиях кожуха, выполненного в виде кольца из упругодеформированного и антифрикционного материала, а корпус-обойма оперта на кольцо из антифрикционного материала, выполняющего роль подшипника скольжения.

На наш взгляд керноориентатор по А.С. № 1257162 имеет следующие недостатки:

- достаточно высокая сложность конструкции,

- возможность ошибки в определении апсидального угла скважины вследствие поворота коронки на некоторый угол при натяжении бурового снаряда в процессе заклинки и отрыва керна от забоя.

Поставлена задача упростить конструкцию устройства для отбора керна с точки зрения технологичности его изготовления и надежности в эксплуатации, а также повысить достоверность определения угла наклона и направления апсидальной плоскости скважины.

Эта задача решена следующим образом.

Устройство для отбора ориентированного керна содержит колонковую трубу, в верхний конец которой ввинчен переходник, а в нижний - буровая коронка. Внутри буровой коронки размещен кернорватель-ориентатор, выполненный в виде цилиндра с пустотелыми приливами. Внутри полостей приливов кернорвателя-ориентатора, служащих емкостью для раствора электролита, установлены сменные металлические пластины, по которым определяют угол наклона и направления апсидальной плоскости скважины. Внутренняя поверхность приливов кернорвателя-ориентатора снабжена маркирующим резцом из твердого металла и масляным карандашом, посредством которых на керн наносят риски (метки) в виде бороздки и масляного следа. Сверху полости в кернорвателе-ориентаторе закрыты крышки, между которыми и торцом колонковой трубы размещено опорное кольцо из антифрикционного материала.

Далее сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - общий вид устройства для отбора ориентированного керна (в разрезе);

на фиг.2 - продольный разрез по кернорвателю-ориентатору;

- на фиг.3 - поперечный разрез по кернорвателю-ориентатору.

Устройство для отбора ориентированного керна из скважины состоит из колонковой трубы 1, буровой коронки 2, переходника с колонковой трубы на бурильные трубы (не показан), опорного кольца 3 из антифрикционного материала, например фторопласта, и кернорвателя-ориентатора 4. Кернорватель-ориентатор 4 представляет собой кернорватель 5 с разрезом, изготовленный из упругой стали, имеющий четыре пустотелых прилива 6 с полостями 7. Полости 7 служат для размещения электролита 8 и металлических пластин 9, по отпечаткам уровня электролита на которых определяют угол наклона скважины. Полости 7 приливов 6 в рабочем состоянии снаряда закрыты крышками 10 из антифрикционного материала. На внутренней поверхности приливов 6 кернорвателя-ориентатора 4 закреплены маркирующий резец 11 и масляный карандаш 12 для нанесения соответствующих рисок (меток) на керне 13 при его заклинивании.

При подготовке бурового снаряда к работе прежде всего в полости 7 приливов 6 кернорвателя-ориентатора 4 вставляют металлические пластины 9, заливают электролит 8, после чего полости 7 плотно закрывают крышками 10. Затем кернорватель-ориентатор 4 размещают в буровой коронке 2, на него устанавливают опорное кольцо 3 из антифрикционного материала, выполняющего функцию подшипника, и буровую коронку 2 навинчивают на колонковую трубу 1.

Собранный снаряд спускают на бурильных трубах в скважину и осуществляют процесс ее проходки. Получаемая при бурении колонка керна 13 свободно проходит через не вращающийся кернорватель-ориентатор 4, который при бурении скважины занимает место в верхней части буровой коронки 2 под торцом колонковой трубы 1 и заполняет колонковую трубу.

После проходки определенного интервала скважины процесс бурения прекращают, и снаряд приподнимают над забоем. В результате этой операции кернорватель-ориентатор благодаря имеющемуся в его корпусе продольному разрезу плотно обжимает керн 13. При этом при перемещении буровой коронки 2 вместе с кернорвателем-ориентатором 4 вдоль колонки керна 13 на некоторое расстояние маркирующий резец 11 и масляный карандаш 12 оставляют на керне риски (метки) в виде соответственно бороздки и масляного следа. По этим рискам впоследствии определяют положение керна относительно апсидальной плоскости скважины. Снаряд в приподнятом над забоем состоянии оставляют на некоторое время в скважине для получения на металлических пластинах 8 отпечатков положения уровня электролита. Следует отметить, что для облегчения идентификации рисок на керне и отпечатков уровня электролита на пластинах пластины предварительно нумеруют. После этого вращением бурового снаряда керн 13 отрывают от забоя, снаряд поднимают из скважины и из него извлекают керн и пластины с отпечатками уровня электролита.

По положению бороздки и масляного следа на керне, а также по отпечаткам уровня электролита на пластинах, с учетом проведенных клинометрических измерений, по известным методикам определяют пространственное положение пройденного участка скважины и элементы залегания слоев горных пород.

Предложенное техническое решение обладает следующими преимуществами:

- устройство более компактно и относительно простое по конструкции, нежели существующие аналогичные устройства,

- ввиду того, что пространственное положение скважины и керна определяется по нескольким параметрам, повышается достоверность получаемой информации.

Формула изобретения

Устройство для отбора ориентированного керна из скважины, содержащее колонковую трубу, в верхний конец которой ввинчен переходник, а в нижний - буровая коронка, кернорватель, ориентатор с емкостью для раствора электролита и размещения металлических пластин и маркирующий резец, отличающееся тем, что оно снабжено масляным карандашом, кернорватель имеет на корпусе пустотелые приливы, полости которых служат емкостью для раствора электролита и размещения металлических пластин, полости приливов в рабочем состоянии закрыты крышками из антифрикционного материала, масляный карандаш и маркирующий резец закреплены на внутренней поверхности приливов, а на кернорватель установлено опорное кольцо из антифрикционного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3